JPS58202430A - 光スイツチ - Google Patents
光スイツチInfo
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- JPS58202430A JPS58202430A JP8596682A JP8596682A JPS58202430A JP S58202430 A JPS58202430 A JP S58202430A JP 8596682 A JP8596682 A JP 8596682A JP 8596682 A JP8596682 A JP 8596682A JP S58202430 A JPS58202430 A JP S58202430A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は７アイパを伝わる光ビームの光路を切換える光
フアイバスイッチ、と＜Ｋ！ｉ械的可動部をもたない、
電子式の光スィッチに関する。
フアイバスイッチ、と＜Ｋ！ｉ械的可動部をもたない、
電子式の光スィッチに関する。
光フアイバ通信システムにおいては、回線の信頼性を高
め、保守を容易にするために、常用・予備の回線の切換
や光部品の切換え、また測定用などに広く光スィッチが
用いられている。また遠地間の通信システムのみならず
、限定された地域内での情報処理機器間を結んだデータ
の伝送システムいわゆる光データへイウェイにおける、
へイヘイと端末との接続ノードなどにも光スィッチが利
用されている。すなわち、特定の端末を回避する必要が
ある場合、たとえば端末の故障、保守点検無使用時など
には光スィッチにょづて経路をバイパスする。
め、保守を容易にするために、常用・予備の回線の切換
や光部品の切換え、また測定用などに広く光スィッチが
用いられている。また遠地間の通信システムのみならず
、限定された地域内での情報処理機器間を結んだデータ
の伝送システムいわゆる光データへイウェイにおける、
へイヘイと端末との接続ノードなどにも光スィッチが利
用されている。すなわち、特定の端末を回避する必要が
ある場合、たとえば端末の故障、保守点検無使用時など
には光スィッチにょづて経路をバイパスする。
このような目的に合った光スィッチとして開発されてき
ているものの１つは、プリズムやミラーを電磁的に変位
させるものである。すなわち、光フアイバ出射光を平行
ビームに変換し、この光路中にプリズムやミラーを挿入
することによって光路を空間的に変化させて、再び集光
される光ファイバを選択するものである。この方式の光
スィッチは高いクロストークと低い光挿入損の特性を有
し、利用しやすいものであるが、機械的可動機構を有す
るため、速い切換速度を得ることが困難であり、切換回
数にだいする寿命や、極〈間隔の長い動作に対する信頼
性に不安がある。たとえば、長期間にわたってほとんど
固定的に或状態を保持し、咬時突然スイッチ動作を行な
わせたときに正しく動作をしないという不安定さが存在
する。したがって素子の交換や点検が困難な光海底中継
器などへの利用は困難である。
ているものの１つは、プリズムやミラーを電磁的に変位
させるものである。すなわち、光フアイバ出射光を平行
ビームに変換し、この光路中にプリズムやミラーを挿入
することによって光路を空間的に変化させて、再び集光
される光ファイバを選択するものである。この方式の光
スィッチは高いクロストークと低い光挿入損の特性を有
し、利用しやすいものであるが、機械的可動機構を有す
るため、速い切換速度を得ることが困難であり、切換回
数にだいする寿命や、極〈間隔の長い動作に対する信頼
性に不安がある。たとえば、長期間にわたってほとんど
固定的に或状態を保持し、咬時突然スイッチ動作を行な
わせたときに正しく動作をしないという不安定さが存在
する。したがって素子の交換や点検が困難な光海底中継
器などへの利用は困難である。
機械的な可動部を有することなく、電子的にファイバ光
をスイッチする素子としては次のようなものも知られて
いる。透過光の偏光方向を電圧まだは電流の印加によっ
て９０回転させる機能をもった偏光変換素子に入射光を
透過させ、この後、光の偏光方向によって光路の方向を
異ならしめる偏光素子を透過させることによって異なる
光７アイバに光を導びくものである。偏光変換素子とし
ては、電気光学結晶や液晶などの電気光学材料、鉄ガー
ネツト結晶や高濃度鉛ガラスなどのような磁気光学材料
が用いられている。従来のこの種の光スィッチには難点
がいくつかある。そのひとつは構成する偏光素子が高価
である必もしくは特性が不十分である点である。上に述
べた光の偏光方向によって光路を変える偏光素子として
は、古くから知られている複屈折の大きな材料である方
解石を使った偏光プリズムや、やはり複屈折の大きな材
料であるルチル結晶をプリズム状に成形研磨したもの、
ガラスで作った全反射プリズムの反射面上に誘電体の三
層膜を形成し損光素子とするものなどがある。方解石は
自然石であって高価であること、ルチルプリズムも結晶
材料自体が高価であるとともに、高い屈折率を有するた
めにプリズム入射面には良好な燦反射膜を形成する必要
があること、ガラス材料に誘電体多層膜を設けた偏光素
子では、多層膜の入射光にたいする波長特性が敏感であ
るため、設計波長よりずれた波長の光の入射にだいして
偏光特性が劣化するなどの難点を有する。
をスイッチする素子としては次のようなものも知られて
いる。透過光の偏光方向を電圧まだは電流の印加によっ
て９０回転させる機能をもった偏光変換素子に入射光を
透過させ、この後、光の偏光方向によって光路の方向を
異ならしめる偏光素子を透過させることによって異なる
光７アイバに光を導びくものである。偏光変換素子とし
ては、電気光学結晶や液晶などの電気光学材料、鉄ガー
ネツト結晶や高濃度鉛ガラスなどのような磁気光学材料
が用いられている。従来のこの種の光スィッチには難点
がいくつかある。そのひとつは構成する偏光素子が高価
である必もしくは特性が不十分である点である。上に述
べた光の偏光方向によって光路を変える偏光素子として
は、古くから知られている複屈折の大きな材料である方
解石を使った偏光プリズムや、やはり複屈折の大きな材
料であるルチル結晶をプリズム状に成形研磨したもの、
ガラスで作った全反射プリズムの反射面上に誘電体の三
層膜を形成し損光素子とするものなどがある。方解石は
自然石であって高価であること、ルチルプリズムも結晶
材料自体が高価であるとともに、高い屈折率を有するた
めにプリズム入射面には良好な燦反射膜を形成する必要
があること、ガラス材料に誘電体多層膜を設けた偏光素
子では、多層膜の入射光にたいする波長特性が敏感であ
るため、設計波長よりずれた波長の光の入射にだいして
偏光特性が劣化するなどの難点を有する。
本発明の目的は、上記謎点を除去したファイバ光スイッ
チを提供することにある。
チを提供することにある。
本発明によれば、高い屈折率を有し、両面に光学研磨を
施こした結晶板と、該結晶板にプルスター角で入射し、
該結晶板を透過した光ビームと反射した光ビームの双方
を透凸し、しかもそれら２つの光軸が素子内で平行とな
るように入射端面の角度が設定せられ、出射した前記２
つの光ビームが入射角と同一の角度で交叉するように出
射端面の角度が設定せられ、透過する光ビームの偏光を
回転せしめる偏光回転素子と、該偏光回転素子を出射し
た前記２つの光ビームの光軸が交叉した位置に、それら
がプルスタ角で入射するように配置した前記結晶板と同
一の結晶板とによって、安価で高い性能の光スィッチが
得られる。
施こした結晶板と、該結晶板にプルスター角で入射し、
該結晶板を透過した光ビームと反射した光ビームの双方
を透凸し、しかもそれら２つの光軸が素子内で平行とな
るように入射端面の角度が設定せられ、出射した前記２
つの光ビームが入射角と同一の角度で交叉するように出
射端面の角度が設定せられ、透過する光ビームの偏光を
回転せしめる偏光回転素子と、該偏光回転素子を出射し
た前記２つの光ビームの光軸が交叉した位置に、それら
がプルスタ角で入射するように配置した前記結晶板と同
一の結晶板とによって、安価で高い性能の光スィッチが
得られる。
本発明の詳＾４（Ｉを更に実施例を用いて説明する。
第１図の本発明の一実施例の構成を示す図で、ｌは入射
光ファイバ、２は集光レンズ、３は高屈折率を有する結
晶板で構成される入射側の偏光子、４は偏光回転素子、
５は３と同一の構成の出射側の偏光子、６，７はレンズ
、８，９は出射光ファイバである。入射側光ファイバ１
を出射した光は集光レンズ２によって光ビーム１０とな
り偏光子３に入射される。該偏光子３の原理は、後述す
るがその機能は入射光１０をＰ波１２とＳ波１１に分離
させることである。偏光回転素子４０入射面は、この面
に到達したＰ波１２及びＳ波１１とが屈折して該偏光回
転素子内で、光軸が平行となるように入射面の角度θが
設定されている。偏光回転素子は印加される電圧や電流
等の外場の状態に応じて透過して出射する光の偏光状態
を入射のそれと直交または同一の偏光へと偏光の状態を
制御する機能を有する。いま、偏光回転素子は偏光を９
０回転させる状態にあるとすると入射Ｓ波１１は、Ｐ偏
光となって光ビーム１３として出射する。一方入射Ｐ波
１２はＳ偏光となって光ビーム１４として出射する。偏
光回転素子４の出射面は、出射ビーム１３及び１４が光
軸を交叉し、しかもその交叉角度が入射光ビームである
１１及び１２がなす角度と同一になるように設定されて
いる。すなわち、入射面と同一の角度θをなすように設
定されている■偏光回転素子の出射光１３．１４の交叉
する位置には、入射側偏光子３と同一の偏光子５が配置
せられ、光ビーム１３及び１４にだいし、プルスター角
となるように設定されている。偏光回転素子を出射しだ
Ｐ偏光である光ビーム１３は、偏光子５を透過し一方、
Ｓ偏光である光ビーム１４は、偏光子５の裏面によって
反射させ、双方はぼ同一光路をとる光ビーム１゛６とな
りレンズ７によって集光されて出射ファイバ９に導ひか
れる。偏光回転素子に印加される外場の状態を＠述とは
異なる状悪すなわち透過する光の偏光状態を入射時と同
一のｔまに出射されるものとすると、偏光回転素子の出
射ビーム１３の偏光は入射Ｓ波１１と同一のＳ偏光、同
１４の偏光は入射Ｐ波１２と興−のＰ偏光である。
光ファイバ、２は集光レンズ、３は高屈折率を有する結
晶板で構成される入射側の偏光子、４は偏光回転素子、
５は３と同一の構成の出射側の偏光子、６，７はレンズ
、８，９は出射光ファイバである。入射側光ファイバ１
を出射した光は集光レンズ２によって光ビーム１０とな
り偏光子３に入射される。該偏光子３の原理は、後述す
るがその機能は入射光１０をＰ波１２とＳ波１１に分離
させることである。偏光回転素子４０入射面は、この面
に到達したＰ波１２及びＳ波１１とが屈折して該偏光回
転素子内で、光軸が平行となるように入射面の角度θが
設定されている。偏光回転素子は印加される電圧や電流
等の外場の状態に応じて透過して出射する光の偏光状態
を入射のそれと直交または同一の偏光へと偏光の状態を
制御する機能を有する。いま、偏光回転素子は偏光を９
０回転させる状態にあるとすると入射Ｓ波１１は、Ｐ偏
光となって光ビーム１３として出射する。一方入射Ｐ波
１２はＳ偏光となって光ビーム１４として出射する。偏
光回転素子４の出射面は、出射ビーム１３及び１４が光
軸を交叉し、しかもその交叉角度が入射光ビームである
１１及び１２がなす角度と同一になるように設定されて
いる。すなわち、入射面と同一の角度θをなすように設
定されている■偏光回転素子の出射光１３．１４の交叉
する位置には、入射側偏光子３と同一の偏光子５が配置
せられ、光ビーム１３及び１４にだいし、プルスター角
となるように設定されている。偏光回転素子を出射しだ
Ｐ偏光である光ビーム１３は、偏光子５を透過し一方、
Ｓ偏光である光ビーム１４は、偏光子５の裏面によって
反射させ、双方はぼ同一光路をとる光ビーム１゛６とな
りレンズ７によって集光されて出射ファイバ９に導ひか
れる。偏光回転素子に印加される外場の状態を＠述とは
異なる状悪すなわち透過する光の偏光状態を入射時と同
一のｔまに出射されるものとすると、偏光回転素子の出
射ビーム１３の偏光は入射Ｓ波１１と同一のＳ偏光、同
１４の偏光は入射Ｐ波１２と興−のＰ偏光である。
偏光子５によってＳ偏光である１３ニ反射され、Ｐ偏光
である１４は偏光子５を透過し、光ビーム１５となりレ
ンズ６によって集光されて出射７アイパ８に導びホれる
。したがって入射光ファイバ１の出射光は偏光回転素子
４に印加する外場の状＋ｍに応じて出射ファイバ８また
は９のいずれかヘスイツチされる。いわゆるｌＸ２スイ
ッチ動作が実現される。
である１４は偏光子５を透過し、光ビーム１５となりレ
ンズ６によって集光されて出射７アイパ８に導びホれる
。したがって入射光ファイバ１の出射光は偏光回転素子
４に印加する外場の状＋ｍに応じて出射ファイバ８また
は９のいずれかヘスイツチされる。いわゆるｌＸ２スイ
ッチ動作が実現される。
次に偏光子の動作を説明する。第２図は偏光子の原理を
示す図で１００はシリコン、ガリウム砒素、インジウム
リン等の薄い単結晶板である。これらの結晶は光波長１
μｍから２μｍ程度にわたって透明な結晶である。たと
えばＮ型のシリコン単結１．３μｍ〜２μｍの領域での
吸取検版は（１１（ｍ以下と極めて良好な光透過特性を
示す。また屈折率は３．５＠度と非常に高くプリュスタ
角虜ば７４度と大きい。元ビーム１０１をメー７４度（
θ−１６度）のプリースタ角で入射させると薄い結晶板
の上下面での反射が加え合さって、反射光１０２はＳ偏
光成分だけとなり、その反射率は８４％となる。
示す図で１００はシリコン、ガリウム砒素、インジウム
リン等の薄い単結晶板である。これらの結晶は光波長１
μｍから２μｍ程度にわたって透明な結晶である。たと
えばＮ型のシリコン単結１．３μｍ〜２μｍの領域での
吸取検版は（１１（ｍ以下と極めて良好な光透過特性を
示す。また屈折率は３．５＠度と非常に高くプリュスタ
角虜ば７４度と大きい。元ビーム１０１をメー７４度（
θ−１６度）のプリースタ角で入射させると薄い結晶板
の上下面での反射が加え合さって、反射光１０２はＳ偏
光成分だけとなり、その反射率は８４％となる。
透過光１０３はＰ偏光成分が大部分で、その透過率は前
述の吸収の効果が低いため非常に高い。
述の吸収の効果が低いため非常に高い。
この透過光１０３に含まれるＳ偏光成分は１３％である
。第２図に示す薄い結晶板を空間を介して３枚重ねると
Ｓ偏光成分は、０．２％となり充分な偏光特性を有する
偏光素子が得られる。
。第２図に示す薄い結晶板を空間を介して３枚重ねると
Ｓ偏光成分は、０．２％となり充分な偏光特性を有する
偏光素子が得られる。
第１図における偏光回転素子４は、従来知られている各
種のものを使うことができる。たとえばニオブ醗リチウ
ム結晶の電気光学効果を使った偏光回転素子や、イシト
リウム鉄ガーネッ） （Ｙ ＩＧ）結晶のような磁気光
学結晶のファラデ効果を用いた偏光回転素子を利用する
ことができる。そしてこれらの結晶の光入射面に加工す
る斜め研磨角度は結晶の屈折率をｎとしたとき、簡単な
幾光学力）で与えられる。ここで■は偏光糞子のプルス
ター角で偏光素子にシリコン桔私を使ったとき、ｏ夕ｌ
Ｃから、たとえば偏光回転素子て利用する結晶がＹＩＧ
結晶で、光波長を１．３μｍとすると、θ−１２，５゜
程度の角度と−１す、入出射：ｊに設ける無反射膜処理
も垂直人出射面の場合と、はとんど変りなく施こせばよ
い口 第１図においては１人力ファイバ光を２つのいずれかの
出力ファイバに結合する謂ゆる１×２光スイツチの実施
例について示した。入力側光ファイバを２本とし、その
配置を第１１ｋにおける出力ファイバと同様とすること
で２×２光スイツチを実現することは容易である。
種のものを使うことができる。たとえばニオブ醗リチウ
ム結晶の電気光学効果を使った偏光回転素子や、イシト
リウム鉄ガーネッ） （Ｙ ＩＧ）結晶のような磁気光
学結晶のファラデ効果を用いた偏光回転素子を利用する
ことができる。そしてこれらの結晶の光入射面に加工す
る斜め研磨角度は結晶の屈折率をｎとしたとき、簡単な
幾光学力）で与えられる。ここで■は偏光糞子のプルス
ター角で偏光素子にシリコン桔私を使ったとき、ｏ夕ｌ
Ｃから、たとえば偏光回転素子て利用する結晶がＹＩＧ
結晶で、光波長を１．３μｍとすると、θ−１２，５゜
程度の角度と−１す、入出射：ｊに設ける無反射膜処理
も垂直人出射面の場合と、はとんど変りなく施こせばよ
い口 第１図においては１人力ファイバ光を２つのいずれかの
出力ファイバに結合する謂ゆる１×２光スイツチの実施
例について示した。入力側光ファイバを２本とし、その
配置を第１１ｋにおける出力ファイバと同様とすること
で２×２光スイツチを実現することは容易である。
以上説明したように本発明によれば、安価な材料で機械
的可動部分が無いａ単な構成にできるため、切り換え速
度が早く、寿命、動作の安定性に優れ、信頼性も高い光
スィッチが得られる。
的可動部分が無いａ単な構成にできるため、切り換え速
度が早く、寿命、動作の安定性に優れ、信頼性も高い光
スィッチが得られる。
Claims (1)
- 高い屈折率を有し、両面に光学研磨を施こした結晶板と
該結晶板にプルスター角で入射し、該結晶板を透過した
光ビームと反射した光ビームの双方を透過し、該２つの
光ビームの光軸が素子内で平行となるように、入射端面
の角度が設定せられ出射した２つの光ビームが入射時と
同一の角度で交叉するように出射端面の角度が設定せら
れ、透過する光ビームの偏光を印加される外場によって
回転せしめる偏光回転素子と、該偏光回転素子を出射し
た前記２つの光ビームの光軸が交叉する位置に、それら
がプルスター角で入射するように配置した、前記結晶板
と同一の結晶板とを有することを特徴とする光スィッチ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8596682A JPS58202430A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 光スイツチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8596682A JPS58202430A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 光スイツチ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58202430A true JPS58202430A (ja) | 1983-11-25 |
Family
ID=13873470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8596682A Pending JPS58202430A (ja) | 1982-05-20 | 1982-05-20 | 光スイツチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58202430A (ja) |
-
1982
- 1982-05-20 JP JP8596682A patent/JPS58202430A/ja active Pending
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